1937年9月25日，晉北平型關地區，八路軍115師決心在此利用地型設伏，給狂妄驕橫的日軍迎頭痛擊，打出中國人抗戰的士氣和決心，打出全國人民抗日的高昂情緒。
根據作戰分工，344旅的任務是斷敵退路，阻敵增援，這對於打慣了硬仗的旅長徐海東來說，真是大材小用，心裡有點不痛快。師長林彪看到了，語重心地說：阻擊的任務非常重要，關係到平型在戰役的勝敗，紅1軍團和紅15軍團都是紅軍的精銳，紅15軍團的英勇善戰是出了名的，我就是要把最好的部隊拿出來做預備隊，確保戰鬥的勝利，這一仗關係到全國的抗戰大局，我八路軍的威名， 我們一定不能有任何輕敵的情緒。
徐海東被說得臉上有些發燒，當場表示堅決服從師首長的指揮。
平型關之敵為我343旅重重包圍，以老爺廟為中心，展開了空前的殘酷殲擊。日軍第5師團長坂垣征四郎發現21旅團三個聯隊被伏擊，急令淶源、尉縣的兩個聯隊火速趕往平型關增援，師長林彪、副師長聶榮臻早就料到日軍會有此招，命令由紅15軍團改編的344旅在東河南、西溝村一帶斷敵退路，阻敵增援，命令楊成武的獨立團在東面牽制日軍。徐海東發現韓家灣以北高地出現有400餘日軍,企圖快速推進，進入平型關地區，即令687團主力進入戰鬥，其中最前沿的就是2營，第一次與日本人交手,徐海東不太放心，親自趕到2營陣地，團長張紹東知道旅長的脾氣，不敢阻攔，陪旅長一同來到2營。大戰之前在最前沿看到徐旅長，對344旅戰士們來說，這已是家常便飯，徐旅長仍然是當年鬧農民赤衛隊大隊長時的習慣，從不呆在指揮所里，聞到硝煙味就來了精神，非要到最前面去不可，誰也攔不住，輪起大片刀，身先士卒.連警衛員都奇怪：徐旅長總是沖在最前面，那么多的子彈像飛蝗一樣亂舞，就是打不著首長，而靠近他的那些敵人就像切韭菜似的倒下一大片。
687團1營迅速占領西村，3營進入蔡家峪、西溝村，2營則在韓家灣北側的高地，作好戰鬥準備。黎明時分，下了一夜的大雨漸漸停了，山間大霧瀰漫，戰士們身穿單薄的軍裝，置身於半人深的穀草之中，臥泡在泥水裡，等待增援的敵人到來。偵察員報告，從淶源方向開來了一支日軍，約有400餘人，像一條黃色的毒蛇蠕動而來，那面狗皮膏藥旗特別醒目，687團長張紹東激動地下令要打，被徐海東攔住。第一次見到東洋人，目睹了******軍兵敗如山倒的陣勢，到處都是日本皇軍不可戰勝的忘國論調，他非要領教一下，看看這些鬼子是不是長了三頭七臂，鬼子端著三八大蓋，燒殺搶奸，無惡不作，耀武揚威，讓他看著都來氣，今天要把這些不知死活的武士道軍國主義分子放近些，打他一個措手不及!打得讓他知道有血性的中國人的厲害!三百米、二百米、一百米了，戰士們連日本人下巴的鬍子都看得清楚了，張團長都著急地望著旅長，心都提到嗓子眼，直到五十米時，徐海東才下令：“打!”
2營集中了全部火力猛地朝日本鬼子泄去，手榴彈不間斷地在敵群中開花爆炸，打得這些急於救援的日軍暈頭轉向，不知道中國軍隊從哪裡來的?與他們交手的閻錫山晉軍不堪一擊，一個小隊的日軍可以攆著五個整師的晉軍西逃，而面前這股中國軍隊似乎格外的勇猛，格外兇悍，是他們從來沒有遇到過的，日軍指揮官不知敵情，丟下幾十具屍體，退到山谷底的公路上，收攏部隊，不再敢貿然進犯，而是用機槍掃射，形成火力。徐海東一見，樂了，呵呵笑道：“原來你鬼子也不是刀槍不入呀，還是怕死!你原地不動，不去增援也行，我也不動，咱們就這么耗著。”隨後下達命令，節省子彈，任憑日軍機槍毫無目的掃射，那是給他們自己壯膽，將槍聲當歌聲聽，處於對峙狀。
不久，老爺嶺方向傳來了更為密集的槍炮聲，鬼子再也呆不住了，日軍指揮官不想在此戀戰，決心不惜一切代價，殺出一條血路衝過去，開始組織進攻。徐海東知道鬼子的目的是增援，會藉助猛攻突破我軍阻擊，我就是要死死地拖住你們，像華山上的勁松一樣屹立，決不讓你們一兵一卒趕到平型關!
徐海東仍然命令放鬼子兵近些再打，有效地、最大限度地殺傷敵人。等敵人張牙舞爪地撲了上來，徐海東突然扒掉上衣,從警衛員手裡奪過大刀，這舉動344旅的戰士們再熟悉不過了。徐海東擔任紅25軍副軍長時，有一次與政委吳煥先率特務連外出時，被敵人一個旅包圍，黑壓壓的敵人一眼看不到邊，狂妄地喊叫：抓活的!徐海東卻冷冷發笑，幾名參謀、警衛急了，布置特務連撕開一條血路，掩護政委、副軍長撤離。徐海東命令作戰參謀將檔案燒掉，然後脫掉軍裝，光著膀子，把參謀們嚇得一跳，一時不知所措：“軍長，你管是要乾什麼……”
“少廢話!”徐海東從警衛員手裡接過軍刀，指著吳煥先說：“你們保護好政委，政委要是掉了一根頭髮，我就斃你們!”說完，揮臂呼道：“同志們，跟我沖!”
特務連的戰士們一見副軍長赤膊沖入敵陣，立刻齊聲高喊：“殺——”緊跟徐海東沖了上去,這么一衝，把敵人沖昏了頭：敵旅長本想抓個共產黨大官回去領賞，沒想到共產黨的大官根本不怕死，當時就懵了，慌忙往後退去，被撞得七零八落，不僅沒有抓到共軍大官，反而自己有500多人成了人家的俘虜。